《神经元》揭示了价值决策是如何编码到大脑中的

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【字体：大中小】 时间：2021年11月24日 来源：Neuron

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　　一项新的研究显示了我们的大脑是如何记录价值选择的。研究人员发现，持久性可以让价值信号在大脑的不同区域得到最有效的表达或“编码”，尤其是在大脑中一个被称为压后扣带皮层RSC的关键区域。

Komiyama and Hattori — 图:小宫山高木教授(左)和博士后服部龙马。
资料来源:加州大学圣地亚哥分校

2019年，加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了大脑中做出“价值决策”的区域。

他们发现，大脑中有一个被称为压后扣带皮层(RSC)的区域，是我们做出价值选择的地方，比如我们决定今晚去哪家餐馆吃饭。然后，我们根据我们对晚上的汤和意大利面的新印象，向RSC更新最新信息。

生物科学部博士后学者服部Ryoma和Takaki Komiyama教授领导的新研究揭示了这些动态信息是如何处理的细节。11月23日发表在《神经元》(Neuron)杂志上的研究结果表明，持久性允许值信号在大脑的不同区域，尤其是RSC，得到最有效的表示或“编码”。

为了调查大脑活动如何代表基于价值的决策的细节，这是一种核心动物行为，在精神分裂症、痴呆和成瘾等神经系统疾病中受到损害，研究人员建立了强化学习实验，给老鼠提供选项，它们的选择得到一定概率的奖励。他们记录了在强化学习过程中相应的大脑活动。结果的数据和网络模拟指出了持续编码的重要性，即小鼠及其价值决策的表现方式，以及RSC作为这一活动的连接。

作者在论文中解释说:“这些结果表明，尽管信息编码是高度分布的，但并非所有的神经活动所代表的信息都可能用于每个区域。”“这些结果表明，依赖于上下文、清晰的持久性有助于可靠的信号编码及其在大脑中的分布。”

据服部孝说，神经元以不同的活动模式循环，一些神经元活跃，另一些保持沉默。这些大脑活动模式已经被证明与某些与任务相关的信息相关，比如决策的价值信息。由于RSC在连接多个大脑网络和功能方面发挥着核心作用，新的发现强化了该区域的根本重要性。

服部说:“我们认为，在老鼠大脑中，压后扣带皮层RSC是一个稳定的有价值信息的储存库。”“当老鼠进行强化学习和决策时，RSC似乎将价值信息分发到大脑的其他区域，这些区域对进一步处理价值信号至关重要。”

为了进一步测试他们的发现，服部孝山和小宫山利用了他们的“大数据”宝库，在实验中记录了超过10万个老鼠的决定。他们对人工智能(AI)网络进行编程，以模仿基于计算机的强化试验中的行为策略，并发现与现实世界的实验非常相似的结果。

“当我们训练人工智能网络做同样的行为时，它采用了相同的策略和相同的方式来表示神经活动中的信息。”小宫山教授是神经生物学(生物科学部)和神经科学系(医学院神经科学系)的教授，隶属于加州大学圣地亚哥分校的神经回路和行为中心以及Hal?c?o?lu数据科学研究所。“这表明，这是进化选择的策略，让神经回路执行这种行为。生物大脑和龙马训练的人工智能之间的这种相似性真的很有趣。”